为何火烈鸟到死都能金鸡独立?
熊熊熊熊熊小姐
2018-06-28
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坦桑尼亚
这是坦桑尼亚的火烈鸟,这种神奇的鸟实在是太违反直觉了……练习瑜伽的同学有机会可以尝试和此鸟PK一下。
张杨辉(Young-Hui Chang)清晰记得那一天——他意识到,火烈鸟只用一只腿就能保持平衡,而且还不费吹灰之力。
他和他的伙伴,生物学家丽娜·汀(Lena Ting) 怀疑,可能它们腿上有一些特殊的地方可以使它们锁住关节。但当他们解剖之后什么也没找到。那只鸟就躺在那儿,躺在他们桌上,他们这样那样摆弄着它的脚,还是什么都没有发现。然后汀说:“为什么不试试抓着它的腿提起来呢?”
张揪起火烈鸟垂直握住,它的腿这时扣住了,变得很直而且很硬。火烈鸟看起来几乎跟在睡觉一样——一只腿伸直,另一只弯着,头缩在它的羽毛里。他仿佛置身《欢乐满人间》(Mary Poppins)里的一个热夜之梦,手中握着一只死去的火烈鸟,悬在半空中,像一把世界上最不可思议的雨伞。“那是一个灵光乍现的时刻,”他说。“我们之前从没想过它这样就能平衡,但它确实就是这样的。”用一只腿站立是“一个有挑战难度的瑜伽姿势,也是一种肢体协调测试。”丽娜·汀解释道。为了保持平衡,我们需要不断使用肌肉对姿势进行微调。但火烈鸟就没有这种问题。当它们提起一条腿,很自然地转移重心并稳固站立的关节,所以它们上身不需要任何的肌肉活动就能够一条腿直立。它们就能那样睡。正如他们的研究所发现的那样,火烈鸟就算死了也能保持平衡。你可以把一只火烈鸟尸体摆成单腿直立的姿势放那,它竟岿然不动。
“当我带自己小孩去动物园玩的时候,首先映入眼帘的就是火烈鸟展览,” 张杨辉说,他在乔治亚理工学院工作,“人们问的第一个问题往往是:它们是怎么用一条腿站立的?” 于是,他就和来自艾默里大学的姿势控制研究学者汀组队进行研究。
一开始的时候,他们用很先进的3D浴室称测试一只脚所有方向位置上的重力数据。“我之前习惯研究走着或者跑着的东西,所以要追着被研究对象跑过测力板或者被它们追着跑,”张杨辉说。“现在这更无聊。我们只能坐着干等它们睡着。”一些年轻的火烈鸟最后终于合作了,还有一只甚至站在称上睡着了。在它失去意识的时候,张杨辉和汀看见它变得更加平衡了。它的身体极少摇晃,重心移动不过几毫米。
火烈鸟保持平衡的能力如此优秀,以至于动物园里没有人记得它们摔倒过。“我们真的很想试试在经过它们的时候戳它们几下,” 张杨辉说,“但是动物园不会允许我们这么做。”
后来他俩决定必须仔细观察鸟腿的细节,于是给当地动物园打了个电话,就是那天,伯明翰动物园有两只火烈鸟得了很严重的病,进行了安乐死。张杨辉把冰冻起来的尸体带回实验室进行解冻和解剖,这天就是开篇里说到他很难忘的那天。
鸟腿的构造比较复杂和令人困惑,引入一些知识可以帮助理解这种情况。很多人认为鸟是有向后弯曲的膝盖,但他们所认为的“膝盖”其实是踝关节。真正的膝盖长在更高的部位;它被羽毛隐藏在鸟的腹部,并像我们人类的膝盖一样弯曲(看下面这张图片)。火烈鸟永远处于“蹲伏”的状态,让股骨与身体几近平行。而伸出来的两根长骨头则分别是胫骨与部分足骨。
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火烈鸟单腿站立分两个步骤,首先,倾斜腿部将脚由臀部正下方移动到躯干中央的正下方,然后,身体的重心就转移到了火烈鸟隐藏的膝盖上,臀部和膝盖自然而然的前倾。这是引力牵引与腿骨结构等因素的整合,让所有的骨骼关节就位。
当张揪着鸟提起来的时候,他使用了相近于重力的其他角度力。甚至当他以45度角倾斜鸟的时候,腿关节都还是扣着的。“如果换成是你用这种姿势,肯定会感觉到自己和火烈鸟有很大差别,”他说。“这时候你按压鸟的上半身,会觉得非常结实。”而且这种状态只在一只腿的时候生效。在用两只腿进行平衡的姿势中,鸟的双腿都非常垂直,这会使关节变得不稳定。所以,与直觉相反,火烈鸟用一只腿比两只腿站得更稳。
圣约瑟夫大学的马特·安德森(Matt Anderson)专攻火烈鸟领域,他很欣赏这项研究,但也指出,对如何用一只腿站立进行解释并不能说明它们为什么这样做。这个姿势肯定可以帮助它们节省能量消耗。但是如果那是主要原因,“别人可能以为火烈鸟经常这样做,其实不然,它们在更冷的天气或者在水里的时候才倾向于这么做,说明这能使它们避免热量大量从腿部流失。”
这种被动的关节锁定机制非常少见。科学家在一些马之类的动物身上找到过,“但极有可能它们比我们想象中更加普遍,”皇家兽医学院的约翰·哈金森(John Hutchinson)认为。“如果像火烈鸟这样弯曲腿部的鸟类可以运用这种机制,那应该还有别的物种可以吧?……许多研究都把关注点放在走和跑的姿势上,但其实我们对动物如何站立了解得却很少。”
丽娜·汀倒是对站立有研究,但她一般关注人类的肢体平衡,所以这有点儿偏离了她的领域。
我问她更喜欢研究人类还是火烈鸟,她停顿了一下说,“火烈鸟……有时睡觉的时候会喷粑粑。”
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